Discovering the Digital Twin Web - From singular applications to a scalable network

Digitaaliset kaksoset ovat virtuaalisia entiteettejä, jotka on liitetty tosimaailman entiteetteihin. Kaksoset peilaavat todellisia vastineitaan ja koostuvat ominaisuuksista, jotka on valittu palvelemaan niiden käyttötapauksia. Viime vuosikymmenen aikana digitaaliset kaksoset nousivat insinöörien kuriositeetista konseptiksi, jota konsultointitoimistot ylistävät, yritykset tarjoavat ja virastot tavoittelevat. Digitaalisten kaksosten odotetaan yhdistävän digitaalisen ja fyysisen maailman välillä olevan kuilun. Tämän väitöskirjan tarkoituksena oli rakentaa koneensuunnitteluun keskittynyt digitaalinen kaksonen teollisuustuotteille, erityisesti siltanosturille. Kävi kuitenkin ilmi, että olemassa olleet työkalut ja tekniikat eivät mahdollistaneet skaalautuvuutta kaksosen luomiseksi jokaiselle valmistetulle tuotteelle, joten tarvittiin perusteellisempaa tutkimusta. Näin ollen väitöskirjan jälkimmäinen osa keskittyi käynnistämään digitaalisen kaksosen perusteknologioiden kehityksen. Neljä päätulosta ovat ominaisuuspohjainen digitaalisen kaksosen viitekehys, tapaustutkimus digitaalisen kaksosen käytännön kehityksestä, alustava määrittely digitaalisen kaksosen dokumentille ja Twinbase palvelinohjelmistona digitaalisten kaksosten dokumenttien jakeluun. 1) Viitekehys esittelee teoreettisen menetelmän digitaalisen kaksosten rakentamiseen, koostuen ominaisuuksista ja ohjelmapalikoiden yhdistämisestä modulaaristen digitaalisten kaksosten rakentamiseksi. 2) Tapaustutkimus kuvaa opittuja asioita siltanosturin moniosaisen digitaalisen kaksosen kehittämisestä usean tiimin ja organisaation kesken. 3) Digitaalisen kaksosen dokumentti mahdollistaa kaksosen osien integroinnin ja toimii perusmetatietojen lähteenä. 4) Avoimen lähdekoodin palvelinohjelmisto Twinbase mahdollistaa kaksosdokumenttien julkaisun vaivattomasti, mahdollistaen nopeat kehityssyklit ja luontaisen yhteistyön. Kehitetyt teknologiat nopeuttavat skaalattavien digitaalisten kaksosten luomista ja standardointia. Väitöskirja esittelee digitaalisten kaksosten verkon (Digital Twin Web, DTW) aloitteena maailmanlaajuisen kaksosverkoston rakentamiseksi. Verkostossa jokaista kaksosta edustaa digitaalisen kaksosen dokumentti. DTW:n rakenne on vastaava kuin maailmanlaajuisen tietoverkon (World Wide Web, WWW), koostuen palvelimista ja asiakasohjelmista ja hyödyntäen avoimia määrittelyitä. Keskeisiä eroja ovat suora yhteys todelliseen maailmaan ja sekä ihmisten että koneiden luettavuus. Digitaalisen kaksosen dokumentin standardisointia pidetään välttämättömänä aiheena jatkotutkimukselle. Myös muita standardoinnin aiheita tunnistettiin, kuten siirtoprotokollan määrittäminen kaksosdokumenteille. Digitaalisten kaksosten kehittämisen aikana käyttäjäystävälliset ohjelmointirajapinnat osoittautuivat arvokkaiksi resursseiksi, ja myös avoimen lähdekoodin ohjelmistot ja avoimet standardit tukivat kehitystä.